2025年, 第27卷, 第01期　
刊出日期：2025-01-25

  

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  建筑钢结构火灾后检测与评估研究进展

  蒋彬辉, 浦通葳, 李国强

  建筑钢结构进展. 2025, 27(01): 1-14. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20230816001

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  建筑结构火灾事故频发，火灾可能对建筑物造成严重损伤，甚至引起建筑物倒塌，导致人民生命和财产的巨大损失。对于遭受火灾但未倒塌的建筑物，通过修复加固后可实现再利用。修复加固前，需要对受火损伤的建筑结构进行科学、详细、准确的检测和鉴定，确定建筑结构材料的剩余强度和构件的损伤程度，为建筑结构的修复加固提供依据，从而达到经济且安全地恢复建筑结构使用功能的目的。归纳了火灾后建筑钢结构检测与评估的研究进展，介绍了建筑结构火灾后现场调查分析的步骤和方法，分析了构件及火场经历的最高温度的判定方法及其适用性，指出了火灾后钢材力学性能推断与检测的方法及其优缺点，论述了构件及结构火灾后残余变形的测量内容和方法，总结了火灾后构件及结构剩余承载力的相关研究及验算方法。同时指出了有待进一步研究的问题，为建筑钢结构火灾后检测与评估的理论研究和工程应用提供参考。
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  建筑钢结构智能制造研究及进展

  陈振明, 王朋, 肖运通, 李毅, 左志勇

  建筑钢结构进展. 2025, 27(01): 15-23. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20230815001

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  加快钢结构制造智能化升级，发展新型建造方式，不仅是推动建筑业高质量发展的重点任务，也是我国向制造强国目标迈进的主攻方向。建筑钢结构制造属于典型的离散制造生产方式，具有标准化程度低、生产批量小和种类多样的特点，目前多采用人工辅助的机械化生产，制造生产方式仍然比较落后，因此解决建筑钢结构制造的关键技术问题对实现建筑工业化和智能化具有重要意义。针对建筑钢结构智能制造存在的装备智能化程度低、制造工艺较传统及生产管控数字化不足等问题，研究了建筑钢结构智能制造生产线规划设计、智能装备和先进制造工艺技术以及生产过程数字化管控等诸多内容，并通过数字孪生模型和微型生产线联调联动测试实验对智能生产线的可行性进行了技术验证，为钢结构智能生产线设计和既有生产线升级改造提供了很好的应用示例。
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  端部带肋圆高强钢管超高性能混凝土柱抗震性能研究

  骆志, 张秭文, 马骐, 于子程, 秦靖凯, 杜国锋

  建筑钢结构进展. 2025, 27(01): 24-37. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20230811001

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  为量化端部加劲肋对圆高强钢管超高性能混凝土（ultra-high performance concrete filled high-strength steel tubular, UHPC-HST）柱抗震性能的影响，以加劲肋的高度、宽度、数量为参数，对8个端部带肋圆UHPCHST柱试件进行了低周反复荷载试验，探究了各参数对试件破坏形态、滞回曲线、骨架曲线和抗震性能指标的影响规律。结果表明：各试件的滞回曲线饱满，具有良好的抗震性能，端部带肋试件的承载能力与耗能能力明显高于无肋试件的承载能力与耗能能力；随着加劲肋高度、宽度和数量的增加，试件极限承载力和延性显著提升；耗能能力随加劲肋高度和宽度的增加而增强，加劲肋数量的增加对试件耗能能力的影响并不明显。基于试验和有限元数值模拟结果，提出了包含加劲肋高度、宽度和数量的柱端构造设计方法，以及端部带肋圆UHPC-HST柱的水平承载力计算式，达到量化控制端部带肋圆UHPC-HST柱抗震性能的目的，为工程设计和相关规范的编制提供参考。
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  火灾下部分包覆钢-混凝土组合构件升温数值模拟分析

  吴昊宇, 吴培红, 谢丰蔚, 林雪娇, 蒋首超, 刘政君

  建筑钢结构进展. 2025, 27(01): 38-50. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20230316001

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  为研究部分包覆钢-混凝土组合（steel-concrete partially encased composite,PEC）构件火灾下的传热性能，首先采用PEC构件标准火灾试验验证了二维有限元模型，然后对火灾下带有防火保护的PEC构件的升温过程及主要影响参数进行研究分析。研究表明，不同防火保护条件下，PEC构件H型钢腹板最高点温度均位于翼缘与腹板交点处，PEC构件截面温度最高点位置均位于翼缘端部。H型钢截面形状系数、翼缘厚度、腹板厚度以及H型钢高度、宽度等参数对PEC构件升温均有影响，其中影响较大的是翼缘厚度与H型钢宽度。通过将H型钢标准规格截面进行分组模拟，计算PEC构件在标准升温条件下所需防火层厚度，给出不同防火保护措施及不同耐火极限下，PEC构件防火层建议厚度设计值。
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  基于连续强度法的不锈钢梁抗剪切性能研究

  付怡乐, 徐红玉, 焦燏烽

  建筑钢结构进展. 2025, 27(01): 51-58. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20230821001

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  不锈钢结构因具有良好的耐腐蚀性、容易维护等优点，逐渐成为工程建设领域中广泛使用的高性能绿色建筑材料。但不锈钢具有应变强化特性，现有设计规范计算工字形截面梁的抗剪切承载力结果较为保守，基于连续强度法，对不锈钢工字形截面梁的剪切屈曲承载性能进行研究，考虑了不锈钢材料几何非线性和几何初始缺陷的影响。基于试验验证的有限元数值模型，开展不锈钢梁抗剪切承载力影响的参数分析，探究各关键参数对其的影响规律，并与现行规范（中国、美国、欧洲）的计算结果进行对比。结果表明，在腹板厚度等参数不变的情况下，不锈钢工字形梁腹板的极限承载力会随着腹板宽高比的增加而降低。中国规范计算结果较为保守，低于构件的实际抗剪切承载力。连续强度法可以对不锈钢工字形截面的抗剪切承载力进行较为准确的计算。
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  基于改进遗传算法的不锈钢混合硬化模型参数快速标定方法

  郑帅, 周锋

  建筑钢结构进展. 2025, 27(01): 59-71. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20230806001

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  基于常用结构奥氏体不锈钢S30408、S31608以及双相不锈钢S22053的循环加载试验结果，提出了基于经典混合硬化模型的改进遗传算法和自适应子步积分方法联合使用的模型参数快速标定方法。试验表明，3种牌号的结构不锈钢在大应变幅度下的循环硬化/软化行为普遍表现出明显的应变幅值依赖性和断裂前的硬化不饱和性，这与常用的碳素钢有显著差异。结果表明，该方法相较于传统标定方法显著减少了人工工作量和时间成本，且具有良好的精度和广谱性，更适用于不锈钢等不存在稳定滞回环的循环硬化不饱和及Non-Masing材料。相较于两种常用的传统标定方法以及基本遗传算法，提出的改进自适应遗传算法具有更高的计算效率和精度，且与多种加载制度试验结果吻合良好。
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  防屈曲钢板墙屈服后刚度影响因素分析

  胡大柱, 曹俊, 金元泽, 杜俊伟, 吴志平, 赵娟

  建筑钢结构进展. 2025, 27(01): 72-82. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20230825001

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  金属消能构件进入屈服状态后产生阻尼，从而达到消能的作用，通常采用等效阻尼系数来度量消能的效果，而等效阻尼系数由滞回曲线形状、屈服承载力、屈服后刚度等因素决定。基于双线性滞回模型，推导了屈服后刚度比与等效阻尼系数的关系式。研究结果表明，随着屈服后刚度比的增大，等效阻尼系数减小，且减小幅度随着消能构件延性系数的增大而逐渐增大。为研究防屈曲钢板墙这种金属消能构件的屈服后刚度特征，设计了网状分布加劲肋夹板的防屈曲钢板墙试件，通过试验确定其滞回特性，并通过试验结果校核有限元模型。通过有限元分析芯板材料类型、芯板高厚比、高宽比对防屈曲钢板墙屈服后刚度的影响。分析结果表明，防屈曲钢板墙芯板材料类型、高宽比对屈服后刚度的影响较为显著。对于高宽比为1.2的试件，在变形幅值为1/100的墙高时，相较于芯板材料为Q235的钢板墙，芯板材料为LYP100和LYP160的钢板墙屈服后刚度比分别下降了80.23%和72.77%。而对于芯板材料同样为Q235钢板墙但高宽比为2.0的试件，其屈服后刚度比是高宽比为1.0试件的2倍。通过参数分析拟合得到了不同芯板材料类型的防屈曲钢板墙屈服后刚度比的计算式。
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  循环利用损伤对螺栓球节点受拉承载性能的影响

  刘红波, 吴越, 陈蕙芸

  建筑钢结构进展. 2025, 27(01): 83-92. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20230810001

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  为促进建筑节能减排和全过程减碳，建筑拆除及回用关键技术成为了当前研究的重点。螺栓球节点作为建筑结构中的一种关键节点，其循环利用过程对受拉承载能力的影响却鲜少被研究。因此，对螺栓球节点开展了考虑循环利用损伤的轴拉力学性能试验研究。研究结果表明：当持荷水平不大于高强螺栓承载力设计值的90%、拆装次数不大于10次且锤击损伤程度不大于80%时，反复拆装损伤对节点抗拉承载力的影响可忽略不计，锤击损伤对反复拆装节点的受拉极限承载力的影响可采用0.95的安全系数来考虑；无论是否发生锤击或打磨损伤，节点抗拉承载力随拧入缺陷损伤的增加几乎呈线性下降；在拧入缺陷损伤的基础上，锤击或打磨损伤对节点承载力的影响在20%范围内；其余条件相同时，双侧锤击或打磨损伤比单侧损伤对节点抗拉承载力的影响小，打磨损伤比锤击损伤对节点抗拉承载力的影响小。工程中对该类节点进行拆除及回收利用时，须严格控制拧入缺陷造成的螺纹损伤并注意单侧锤击损伤。
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  考虑初始缺陷的桥梁高大施工支架整体稳定性能研究

  唐永, 么学春, 赖旺盛, 罗凯, 韩雪, 李海锋

  建筑钢结构进展. 2025, 27(01): 93-105. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20230820001

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  高大施工支架是大跨度复杂桥梁工程中常用的钢结构支撑系统。实际工程中由于受到高大施工支架加工安装误差、超限受力或不均匀受力等因素影响，因此钢结构施工支架存在节点连接不牢固、杆件弯曲变形等初始缺陷。为明确初始缺陷对桥梁高大施工支架整体稳定性能的影响规律，首先开展了桥梁高大施工支架的线性屈曲分析，进而探讨了节点半刚性、杆件初弯曲等初始缺陷对桥梁高大施工支架极限承载力的影响规律。为提高桥梁高大施工支架极限承载力的求解精度，引入刚度系数来衡量节点半刚性，综合考虑节点体对杆件计算长度的影响，并提出模拟节点三向六自由度的方法以简化计算。研究表明，结构的极限承载力与刚度系数相关，实际工程中应保障刚度系数在4以上。以第一阶整体屈曲模态作为结构初始几何缺陷时，缺陷对于结构的极限承载力和跨中平面外位移的影响更显著；以第二阶屈曲模态作为结构初始几何缺陷时，缺陷对于结构的边杆平面外位移的影响更显著。
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  大跨度钢结构施工过程的数值模拟与二次开发

  胡鹏华, 张文津, 胡晓华, 金华建, 贾宝莹, 李相辰, 李云

  建筑钢结构进展. 2025, 27(01): 106-113. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20230804001

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  大跨度钢结构空间造型丰富，施工阶段结构的传力路径与最不利受力位置动态变化。为解决施工过程结构分析与安全复核时建模计算流程繁琐的问题，基于AutoCAD与ANSYS软件开发了大跨度钢结构一键式建模、计算与结果读取的插件。该插件采用C#语言调用AutoCAD. NET框架，读取并输出大跨度钢结构图纸文件中的模型信息，自动生成结构有限元建模、计算与结果读取的APDL命令流，可用于大跨度钢结构施工过程的数值模拟与安全评估。以某单层球面网壳结构为例验证了所开发的大跨度钢结构建模分析插件的有效性，使用该插件快速建立了有限元分析模型，并复核了结构在施工阶段的内力和变形。研究结果表明，单层球面网壳结构在施工全过程中满足强度和稳定性要求，内力和变形在安全范围内且满足设计要求。该插件能够高效、准确地将大跨度钢结构信息由CAD软件传递至CAE软件，完成施工过程的数值模拟与安全评估。
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  分阶段卸载在连体提升施工中的应用分析

  宗荣, 叶冬晨, 杨飞, 贾尚瑞, 乔聚甫, 张之浩

  建筑钢结构进展. 2025, 27(01): 114-122. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20230809001

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  连体结构在连体与塔楼间采用刚性连接时，该连接段受力复杂，特别是在考虑提升施工的影响后，连接段杆件受力与设计一次成型的杆件受力有显著区别。由此提出可通过分阶段卸载的方式使连接段内力与设计状态对应内力接近。分阶段卸载的分析可归纳为3个关键步骤：首先根据施工方案、现场环境等客观因素确定卸载方案；再采用有限元软件获取每个阶段（含多次卸载及拆杆）的杆件内力变化情况；最后通过优化理论可获得单次阶段最佳的卸载量分析。以杭州云门钢结构为例，进行分阶段卸载的方案探讨、计算假定的验证以及结构空间效应分析，结果表明分阶段卸载极大提高了施工后与设计一体成型的连接段结构内力的一致性。